[發(fā)明專利]一種低溫快速化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬?磷的化學(xué)鍍液

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410639979.7
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104328397B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫碩;蘇博;陳科伶;張萌萌
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C18/50
• 分類號: C23C18/50
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙)21115
• 代理人: 宋鐵軍,周楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料表面處理領(lǐng)域中的鎳-鉬-磷三元合金化學(xué)鍍，特別是用表面化學(xué)處理方法對金屬材料表面進(jìn)行鎳-鉬-磷三元合金改性的化學(xué)鍍液配方。

背景技術(shù)

三元合金鎳-鉬-磷鍍層比二元合金鎳-磷鍍層更加優(yōu)異，化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷，目前在集成電路銅互連領(lǐng)域，燃料電池鋁合金雙極板表面改性等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。在燃料電池中，采用鋁合金作為雙極板材料，取代石墨電極材料，可以大幅度減輕燃料電池重量和體積，然而鋁合金耐蝕性差和鋁表面由于氧化會引起高的接觸電阻。如果在鋁合金表面化學(xué)鍍鎳-鉬-磷三元合金鍍層，可以提高鋁的耐蝕性和導(dǎo)電性。鎳-鉬-磷鍍層在集成電路銅互連領(lǐng)域可用于擴(kuò)散阻擋層，防止銅擴(kuò)散到二氧化硅中，對提高硅基集成電路的可靠性非常重要。鎳-鉬-磷三元合金鍍層在電磁性能方面尤為突出，鎳-鉬-磷合金鍍層應(yīng)用于記憶元件和電阻方面效果很好，例如，可以應(yīng)用在太陽能電池領(lǐng)域中陶瓷表面金屬化，制備導(dǎo)電良好的薄層電阻。因此，鎳-鉬-磷三元合金鍍層是一種理想的功能材料。

目前，采用化學(xué)鍍制備鎳-鉬-磷合金鍍層具有操作簡單，能夠在復(fù)雜表面獲得均勻厚度鍍層的能力，使化學(xué)鍍成為在這些領(lǐng)域制備鎳-鉬-磷鍍層的唯一技術(shù)。然而，目前的化學(xué)鍍鎳-鉬-磷三元合金工藝也存在制備時，鍍液操作溫度比較高，鍍層沉積速度慢等缺點(diǎn)。

化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷工藝是在化學(xué)鍍二元合金鎳-磷的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其中金屬鉬的引入，通常是通過加入適量的鉬酸鹽來獲得，而鉬酸鹽是化學(xué)鍍二元合金鎳-磷的穩(wěn)定劑，這樣化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷的沉積速度通常較低，一般在每小時幾百個納米至幾千個納米左右。為了提高沉積速度，人們想出了很多辦法，例如在檸檬酸鈉體系加入一些能配位鉬的輔助配位劑，或是采用非等溫裝置等等。目前，普遍使用的是以檸檬酸鈉作為配位劑的鍍液體系，存在鍍液操作溫度高（85℃-95℃），鍍液成分復(fù)雜，并且鍍速低的問題。有專利報道添加一些稀土元素可以降低溫度和提高鍍速，但同樣存在鍍液操作溫度仍較高（65℃-85℃），鍍液組成復(fù)雜，成本偏高等問題。

本發(fā)明，通過采用穩(wěn)定常數(shù)較小的焦磷酸鈉體系，并加入三乙醇胺作為加速劑來提高沉積速度和鍍液操作溫度，同時加入硫酸銨作為緩沖劑來獲得穩(wěn)定的鍍速。目前，通過選擇合適的配位劑焦磷酸鈉，同時加入加速劑三乙醇胺和緩沖劑硫酸銨，就可以獲得低溫和快速的化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷的化學(xué)鍍液還沒有報道。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：

本發(fā)明提供一種以焦磷酸鈉作為配位劑，同時用三乙醇胺作為加速劑，以硫酸銨作為緩沖劑的化學(xué)鍍?nèi)?鉬-磷化學(xué)鍍液配方。其目的在于解決目前在化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷的技術(shù)存在的鍍液溫度高，沉積速度低，結(jié)晶粗大，鍍液穩(wěn)定性差等問題。

技術(shù)方案：

一種低溫快速化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷的化學(xué)鍍液，其特征在于：該化學(xué)鍍液配方如下：

硫酸鎳：26-36克/升，

次磷酸鈉：26-36克/升，

鉬酸鈉：0.2-1.5克/升，

配位劑：30-70克/升，

加速劑：10-20mL/L，

緩沖劑：5-40克/升，

氨水：1-15mL/L，

pH ：8.0-9.5，

溫度：55-75℃，

加水至規(guī)定體積。

所述配位劑為焦磷酸鈉。

所述加速劑為三乙醇胺。

所述緩沖劑為硫酸銨。

優(yōu)點(diǎn)及效果：

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明鍍液溫度明顯降低，現(xiàn)有技術(shù)一般在85-95℃，本發(fā)明只有55-75℃；沉積速度顯著提高，現(xiàn)有技術(shù)在此條件下鍍速極低，一般不到1微米/小時。而本發(fā)明可以達(dá)到10微米/小時左右。掃描電鏡結(jié)果表明：鍍層結(jié)晶細(xì)小，致密；耐蝕性測試表明鍍層耐蝕性能優(yōu)異。結(jié)合力測試表明，鍍層與基體結(jié)合力良好。化學(xué)鍍液穩(wěn)定性好，室溫貯存30天仍可使用，鍍層質(zhì)量良好。本發(fā)明不添加稀土，鍍液配制簡單，可以降低鍍液的成本。本發(fā)明化學(xué)鍍液可廣泛應(yīng)用于化學(xué)鍍的工藝中。

附圖說明：

圖1為化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷鍍層的掃描電鏡圖；

圖2為化學(xué)鍍?nèi)辖疰?鉬-磷鍍層的能譜分析圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受實(shí)施例的限制。